雙向通信智能電表推動(dòng)智能聯(lián)網(wǎng)世界

? 　隨著個(gè)人和產(chǎn)業(yè)以創(chuàng)新性的方式來(lái)使用聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成“物聯(lián)網(wǎng)”的設(shè)備數(shù)量持續(xù)快速增長(zhǎng)。機(jī)器到機(jī)器（M2M）通信具有無(wú)限的可能性，對(duì)于正在興起的智能能源來(lái)說(shuō)是一個(gè)比較突出的技術(shù)領(lǐng)域。隨著家庭電表、個(gè)人設(shè)備和電器開(kāi)始相互連接，將形成一個(gè)更大的和更加全面的環(huán)境，有利于人們做出更加明智的能源消費(fèi)決策。把家庭與本地互聯(lián)網(wǎng)中的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接到智能電網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)業(yè)主與電力公司之間的雙向通信，這樣的情景正在日益成為現(xiàn)實(shí)。

　　據(jù)市場(chǎng)調(diào)研公司IHS預(yù)測(cè)指出，到2016年年底，全球智能電表的安裝量將翻番，推動(dòng)通信電表達(dá)到35%左右的滲透率。IHS表示，截止到2011年年底，在全球已安裝的14.3億臺(tái)電表中，帶有“智能”通信功能的電表占比不到18%。而且這些電表包括老式的單向先進(jìn)抄表系統(tǒng)（AMR）和帶有通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)（GPRS）功能的商業(yè)與工業(yè)電表，以及可提供雙向通信的住宅用智能電表。

　　據(jù)IHS公司，從2012年到2014年，全球智能電表出貨量將保持穩(wěn)定，并且依賴(lài)中國(guó)、巴西和印度等發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體。隨著歐洲智能電表項(xiàng)目的投入運(yùn)行，全球智能電表出貨量將在2015年出現(xiàn)強(qiáng)勁增長(zhǎng)。IHS公司表示，預(yù)計(jì)各種固定網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電表將在全球各地安裝，從比較簡(jiǎn)單的RS485有線型電表到下一代智能雙向PLC-OFDM電表。其中，中國(guó)目前被視為“高級(jí)電表唯一的一個(gè)重要市場(chǎng)”，2011年智能電表出貨量達(dá)4，000萬(wàn)個(gè)左右。

　　IMS Research公司的首席分析師Markides評(píng)論道：“未來(lái)五年，多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家和正在進(jìn)行工業(yè)化的發(fā)展中國(guó)家，其智能電表市場(chǎng)將蓬勃發(fā)展。不論是為了節(jié)省勞動(dòng)力成本，配合其它智能電網(wǎng)計(jì)劃，還是為了降低非技術(shù)性損耗，全球各地的電力企業(yè)都在加快采用智能電表?！?/p>

　　本文將全面介紹Smart Energy Profile 2.0（SEP），這是智能能源市場(chǎng)中新出現(xiàn)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，由ZigBee聯(lián)盟（ZigBee Alliance）開(kāi)發(fā)。如果對(duì)SEP 2.0有一些基本的了解，軟件開(kāi)發(fā)者就能更好地選擇適合智能能源應(yīng)用開(kāi)發(fā)的嵌入軟件。

　　物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)新前沿

　　物聯(lián)網(wǎng)是非常流行的概念，描繪出一副激動(dòng)人心的未來(lái)圖景：冰箱可以自己檢查儲(chǔ)藏了哪些食品，在你快要下班時(shí)通過(guò)郵件給你發(fā)送一份食品采購(gòu)清單；你的住宅把室溫調(diào)整到最佳水平，準(zhǔn)備迎接你；烤箱預(yù)熱食物，為晚餐做準(zhǔn)備。內(nèi)嵌功能強(qiáng)大的處理器、傳感器和無(wú)線連接性的器件快速增長(zhǎng)，給設(shè)備帶來(lái)更多的功能及更高的智能，引領(lǐng)我們走向智能聯(lián)網(wǎng)世界。

　　這些技術(shù)的一個(gè)應(yīng)用是改善能源消費(fèi)，也稱(chēng)為“智能能源”。智能能源的概念，就是在家庭內(nèi)部控制能源使用，以及利用聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和智能電網(wǎng)從家庭外部控制能源使用，目標(biāo)是優(yōu)化能源生產(chǎn)、分配和使用。家庭網(wǎng)絡(luò)與電網(wǎng)之間的雙向通信，為改善該應(yīng)用的可靠性與穩(wěn)定性創(chuàng)造了條件。

　　智能電網(wǎng)與智能家庭（智能電器，網(wǎng)關(guān)等等）以及智能表（電表，煤氣表，水表）是智能能源生態(tài)系統(tǒng)中的關(guān)鍵要素。智能家電通常是那些消費(fèi)者每天都要接觸的設(shè)備。讓這些設(shè)備能夠彼此通信，而且消費(fèi)者可以對(duì)其加以控制，將帶來(lái)極大的便利。有一些產(chǎn)品（智能恒溫器、智能開(kāi)關(guān)、智能冰箱等等），目前已經(jīng)具備一定程度的智能和無(wú)線連接性。有些比較先進(jìn)的電器具有內(nèi)置Web服務(wù)器，可以與聯(lián)網(wǎng)家庭中的其它設(shè)備互動(dòng)。智能電表是這些家庭（和辦公室）的網(wǎng)關(guān)，收集和測(cè)量資源使用情況，然后與智能電網(wǎng)分享其中的部分或者全部信息。隨后智能電網(wǎng)再根據(jù)這些信息采取必要措施，比如負(fù)荷調(diào)整、削峰，甚至是需求方面的管理。

　　智能能源設(shè)備，除了要執(zhí)行自身的標(biāo)準(zhǔn)功能以外，還必須能夠與本地網(wǎng)絡(luò)中的其它智能能源設(shè)備進(jìn)行通信，能發(fā)送和接收相關(guān)信息（計(jì)費(fèi)、使用量、提醒等等）。數(shù)據(jù)的交換不僅可以改善整體效率和容錯(cuò)，而且可以?xún)?yōu)化能源消耗情況。智能電表收集使用量數(shù)據(jù)并發(fā)送給能源提供商，并使得消費(fèi)者能夠監(jiān)控和管理自己的能源消費(fèi)。換句話說(shuō)，使用量數(shù)據(jù)從消費(fèi)者流向能源提供商，同時(shí)，計(jì)價(jià)數(shù)據(jù)則從能源提供商流向消費(fèi)者。這種雙向信息流動(dòng)使得消費(fèi)者可以自主管理能源消費(fèi)。這種雙向的實(shí)時(shí)通信，使能源提供商能夠改善計(jì)劃工作和能源銷(xiāo)售。

　　對(duì)智能能源設(shè)計(jì)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化

　　隨著多家制造商在設(shè)計(jì)智能能源系統(tǒng)，在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備應(yīng)該能夠互操作，這點(diǎn)變得日益明顯。ZigBee聯(lián)盟正在制訂一個(gè)名為“Smart Energy Profile 2.0（SEP 2.0）”的標(biāo)準(zhǔn)，以幫助規(guī)范對(duì)智能能源生態(tài)系統(tǒng)的許多環(huán)節(jié)的要求，包括設(shè)備通信、連接性和信息共享等。

　　SEP 2.0指導(dǎo)設(shè)備之間如何相互通信。它定義了可以控制的各種設(shè)備屬性，這些屬性（也被稱(chēng)為“資源”）分成邏輯組一起運(yùn)行，執(zhí)行SEP 2.0的各種功能（被稱(chēng)為“指令集”）。例如，抄表系統(tǒng)或計(jì)費(fèi)系統(tǒng)都是專(zhuān)用指令集。智能電表等設(shè)備執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)指令集，提供用量統(tǒng)計(jì)和趨勢(shì)等增值服務(wù)。能源提供商或者消費(fèi)者可以利用這些費(fèi)用統(tǒng)計(jì)與趨勢(shì)，分別加強(qiáng)對(duì)服務(wù)或者使用情況的管理。

　　指令集及其在設(shè)備中的資源可以通過(guò)HTTP URL訪問(wèn)。這些設(shè)備利用mDNS和DNS-SD等技術(shù)，動(dòng)態(tài)地尋找網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)服務(wù)，然后自行注冊(cè)，進(jìn)一步訪問(wèn)其它資源來(lái)執(zhí)行SEP 2.0功能。為了創(chuàng)造真正的可以互操作的聯(lián)網(wǎng)智能能源設(shè)備生態(tài)系統(tǒng)，必須使用基于TCP/UDP和IP的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。設(shè)備支持安全特性非常重要，因?yàn)橥鈬W(wǎng)絡(luò)可能帶來(lái)安全隱患，而且更重要的是，設(shè)備還向能源網(wǎng)絡(luò)提供訪問(wèn)權(quán)限。由于許多智能設(shè)備提供連續(xù)的、可靠的和實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，所以他們必須“永遠(yuǎn)在線”和“保持連接”，這要求所有智能能源設(shè)備自身必須節(jié)能。最后，他們也必須支持有線及無(wú)線聯(lián)網(wǎng)。